Especificación Técnica de LED Blanco SMD 3.0x3.0x0.55mm - Tensión Directa 3.0-3.8V - Potencia 3.42W - Flujo Luminoso hasta 300lm

1. Descripción General del Producto

Este documento técnico detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alta luminosidad diseñado para aplicaciones de tecnología de montaje superficial (SMT). El LED se construye utilizando un chip semiconductor azul combinado con un recubrimiento de fósforo para producir luz blanca. Se aloja en un encapsulado compacto de tipo SMC (Surface-Mount Chip), lo que lo hace apto para procesos de ensamblaje automatizado. El producto se caracteriza por su alta salida luminosa, su amplio ángulo de visión y su fiabilidad en condiciones operativas estándar.

1.1 Características Principales

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• Encapsulado SMC:El dispositivo utiliza un robusto encapsulado de chip para montaje superficial, diseñado para una estabilidad mecánica y una gestión térmica eficiente.
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• Ángulo de Visión Extremadamente Amplio:Un ángulo de visión típico (2θ1/2) de 120 grados garantiza una distribución de luz amplia y uniforme, ideal para iluminación de áreas y retroiluminación.
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• Compatibilidad con Ensamblaje SMT:Totalmente compatible con líneas de montaje superficial estándar, incluidas máquinas pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo.
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• Embalaje en Cinta y Bobina:Suministrado en formato de cinta y bobina para facilitar la fabricación automatizada de alta velocidad.
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• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):Clasificado como Nivel 3 según los estándares de la industria. Esto requiere que el dispositivo sea secado ("baked") si se expone a condiciones ambientales más allá del tiempo especificado antes de la soldadura por reflujo, para evitar el agrietamiento por efecto "popcorn".
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• Conformidad RoHS:El producto se fabrica cumpliendo la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS), garantizando que está libre de plomo, mercurio, cadmio y otros materiales restringidos.
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1.2 Aplicaciones

Este LED versátil está diseñado para una amplia gama de aplicaciones de iluminación, incluyendo, pero no limitándose a:

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• Retroiluminación:Fuente de luz primaria para paneles LCD en televisores, monitores de ordenador y pantallas de instrumentos.
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• Luces Indicadoras:Iluminación para interruptores, pulsadores y símbolos de estado en equipos electrónicos de consumo e industriales.
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• Iluminación General:Adecuado para iluminación decorativa interior, iluminación de acento y luminarias tubulares.
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• Sistemas de Visualización:Uso en señalización interior, pantallas informativas y paneles publicitarios.
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• Iluminación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera una fuente de luz blanca compacta, eficiente y brillante.
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2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

Las métricas de rendimiento centrales se definen bajo condiciones de prueba estandarizadas a una temperatura del punto de soldadura (Ts) de 25°C. Estos parámetros son críticos para el diseño de circuitos y la integración del sistema.

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• Tensión Directa (VF):Medida a una corriente directa (IF) de 800mA, la caída de tensión en el LED oscila típicamente entre 3.0V y 3.8V, con un valor nominal de 3.4V. Este parámetro es esencial para determinar la tensión del driver requerida y el diseño de la fuente de alimentación.
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• Corriente Inversa (IR):Con una tensión inversa (VR) aplicada de 5V, la corriente de fuga se especifica como un máximo de 10 µA. Esto indica las características del diodo en polarización inversa.
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• Flujo Luminoso (Φ):La salida total de luz visible, medida en lúmenes (lm). A 800mA, el flujo luminoso tiene un valor típico de 250lm, con un mínimo de 210lm y un máximo de 300lm. Esto define el nivel de brillo del LED.
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• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo completo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima. Un valor típico de 120 grados significa un patrón de haz muy amplio.
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• Resistencia Térmica (RTHJ-S):La resistencia térmica de la unión al punto de soldadura es típicamente de 12°C/W. Este valor es crucial para los cálculos de gestión térmica, ya que define la facilidad con la que el calor puede disiparse desde la unión semiconductor hacia el PCB.
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2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo o en estos límites, y deben evitarse en diseños fiables.

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• Disipación de Potencia (PD):La potencia máxima disipable permitida es de 3420 mW. Exceder este límite puede provocar sobrecalentamiento y fallo catastrófico.
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• Corriente Directa (IF):La corriente directa continua máxima es de 900 mA.
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• Corriente Directa de Pico (IFP):Se permite una corriente de pico de corta duración de 1200 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso de 0.1ms).
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• Tensión Inversa (VR):La tensión inversa máxima permitida es de 5V. Aplicar una tensión inversa mayor puede provocar la ruptura de la unión.
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• Descarga Electrostática (ESD):La tensión de soporte ESD según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM) es de 2000V. Aunque el rendimiento supera el 90% a este nivel, siguen siendo obligatorias las precauciones de manipulación ESD adecuadas durante el ensamblaje.
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• Rangos de Temperatura:La temperatura de funcionamiento (TOPR) abarca desde -40°C hasta +85°C. La temperatura de almacenamiento (Tstg) va de -40°C a +100°C. La temperatura máxima de unión (TJ) es de 125°C.
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3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en grupos ("bins") en función de parámetros eléctricos y ópticos clave medidos a IF=800mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de la aplicación para tensión y brillo.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (VF)

La tensión directa se clasifica en grupos denotados por códigos como G0, H0, I0, J0, K0, etc. Cada código corresponde a un rango específico de tensión (por ejemplo, G0: 2.8-3.0V, H0: 3.0-3.2V). Esto ayuda a emparejar LED para conexiones en serie y garantizar una distribución uniforme de la corriente.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso (Φ)

La salida de flujo luminoso se clasifica usando códigos como A210, A220, A230, etc., donde el número indica el flujo luminoso mínimo en lúmenes para ese grupo (por ejemplo, A210: 210-220 lm, A220: 220-230 lm). Esto permite un control preciso del nivel de brillo en la aplicación final.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el documento hace referencia a datos gráficos específicos como "curvas típicas de características ópticas", los parámetros eléctricos permiten inferir tendencias clave de rendimiento.

4.1 Relación Corriente-Tensión (I-V)

La tensión directa aumenta con la corriente directa de manera no lineal, típica de las características de un diodo. Los diseñadores deben tener esto en cuenta al seleccionar resistencias limitadoras de corriente o drivers de corriente constante para garantizar que el LED opere dentro de su rango de tensión especificado a la corriente deseada.

4.2 Dependencia de la Temperatura

La tensión directa típicamente disminuye al aumentar la temperatura de la unión. Por el contrario, la salida luminosa generalmente se degrada al aumentar la temperatura. La resistencia térmica especificada de 12°C/W es un factor clave; por ejemplo, disipar 3W elevaría la temperatura de la unión aproximadamente 36°C por encima de la temperatura del punto de soldadura. Un disipador de calor adecuado en el PCB es esencial para mantener el rendimiento y la longevidad.

4.3 Características Espectrales

Como un LED blanco convertido por fósforo basado en un chip azul, el espectro de luz emitida consiste en un pico azul primario del chip y una emisión amarilla/blanca más amplia del fósforo. El espectro combinado define la temperatura de color correlacionada (CCT) y el índice de reproducción cromática (CRI), aunque este documento no detalla valores específicos.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene un tamaño compacto con dimensiones totales de 3.00mm de largo, 3.00mm de ancho y una altura de 0.55mm. Todas las tolerancias de dimensión son de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado incluye una lente que contribuye al amplio ángulo de visión.

5.2 Diseño de las Pistas y Identificación de Polaridad

La vista inferior del encapsulado muestra dos pistas de soldadura. La pista con mayor área o una marca específica (a menudo un símbolo "+" o "-" o una esquina achaflanada) denota el terminal del ánodo (positivo). La otra pista es el cátodo (negativo). La orientación correcta de la polaridad durante el diseño del PCB y el ensamblaje es crítica para el funcionamiento adecuado. Se proporciona el patrón recomendado para las pistas de soldadura para garantizar la formación confiable de las uniones y la resistencia mecánica.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Instrucciones para Soldadura por Reflujo SMT

El LED está diseñado para soportar perfiles de soldadura por reflujo infrarroja o por convección estándar. Se recomienda un perfil típico sin plomo (SnAgCu) con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Las tasas de calentamiento y los tiempos de "soak" deben seguir las pautas para componentes MSL Nivel 3 para evitar choques térmicos y fallos relacionados con la humedad.

6.2 Precauciones de Manipulación y Reparación

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• Uso del Soldador:Si es necesario realizar soldadura manual o re-trabajo, se debe usar un soldador controlado por temperatura con una temperatura de punta inferior a 350°C y un tiempo de contacto muy corto (menos de 3 segundos) para evitar dañar el encapsulado plástico o los hilos de unión internos.
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• Reparaciones:Los componentes no deben ser re-soldados más de dos veces. La exposición excesiva al calor puede degradar el rendimiento.
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• Precauciones:Evitar aplicar tensión mecánica a la lente. No tocar la superficie de la lente con las manos desnudas o herramientas contaminadas, ya que aceites y residuos pueden afectar la salida de luz y causar decoloración.
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7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se empaquetan en cinta portadora gofrada con dimensiones específicas de los alvéolos para sujetar el dispositivo de forma segura. La cinta se enrolla en bobinas. Se definen las dimensiones estándar de la bobina y la cantidad por bobina para adaptarse a equipos automatizados.

7.2 Etiquetado y Protección contra la Humedad

Cada bobina incluye una etiqueta que especifica el número de pieza, la cantidad, los códigos de clasificación, el código de fecha y otra información de trazabilidad. El producto se envasa con barreras resistentes a la humedad (como desecante y tarjetas indicadoras de humedad) dentro de bolsas selladas, según lo requerido para componentes MSL Nivel 3. Estas bolsas se colocan luego en cajas de cartón protectoras para su envío y almacenamiento.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Gestión Térmica en el Diseño

Dada la capacidad de disipación de potencia de hasta 3.42W, una gestión térmica efectiva en la placa de circuito impreso (PCB) es primordial. Los diseñadores deben usar un PCB con un área de cobre adecuada (pistas o planos térmicos) conectada a las pistas de soldadura del LED para actuar como disipador de calor. Se pueden usar vías térmicas para transferir calor a las capas internas o inferiores. Mantener la temperatura de unión muy por debajo del límite máximo de 125°C es esencial para la fiabilidad a largo plazo y para prevenir la depreciación del flujo luminoso.

8.2 Consideraciones de Alimentación Eléctrica

Para garantizar una salida de luz estable y consistente, se recomienda encarecidamente alimentar el LED con una fuente de corriente constante, en lugar de una fuente de tensión constante con una resistencia en serie. Esto compensa las variaciones en la tensión directa (tanto entre unidades como con la temperatura). El driver debe estar dimensionado para la corriente continua máxima de 900mA y proporcionar una protección adecuada contra sobrecorriente y tensión inversa.

8.3 Diseño Óptico para Aplicaciones Objetivo

Para aplicaciones de retroiluminación, una matriz de estos LED combinada con una guía de luz (LGP) y películas difusoras puede crear una iluminación de superficie uniforme. El ángulo de visión de 120 grados es beneficioso para reducir el número de LED necesarios. Para uso como indicador, el amplio ángulo garantiza la visibilidad desde varias direcciones.

9. Comparativa Técnica y Diferenciación

Si bien el documento fuente no proporciona una comparación directa con otros productos, las características diferenciadoras clave de este LED pueden inferirse a partir de sus parámetros:

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• Alta Densidad de Flujo Luminoso:Proporcionar hasta 300lm desde un área de solo 3.0x3.0mm representa una alta relación brillo-tamaño.
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• Rendimiento Térmico Equilibrado:Una resistencia térmica de 12°C/W es competitiva para un encapsulado SMC, permitiendo corrientes de accionamiento más altas sin un aumento excesivo de temperatura cuando se disipa el calor adecuadamente.
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• Robusta Compatibilidad SMT:La clasificación MSL Nivel 3 y la compatibilidad con perfiles de reflujo estándar lo hacen adecuado para entornos de fabricación de alto volumen con el manejo adecuado.
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10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

10.1 ¿Cuál es la corriente máxima con la que puedo alimentar este LED?

La corriente directa continua máxima absoluta es de 900mA. Sin embargo, la corriente operativa recomendada para el flujo luminoso y la tensión especificados es de 800mA. Operar a 900mA producirá más luz pero también generará más calor, requiriendo una gestión térmica excepcional para mantenerse dentro del límite de temperatura de unión. La corriente pulsada de pico puede ser de 1200mA bajo condiciones específicas.

10.2 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al hacer un pedido?

Debe especificar tanto el grupo de tensión directa (por ejemplo, I0 para 3.2-3.4V) como el grupo de flujo luminoso (por ejemplo, A250 para 250-260 lm) para asegurarse de recibir LED con las características eléctricas y ópticas precisas necesarias para su diseño, especialmente para configuraciones en serie o paralelo.

10.3 ¿Qué precauciones se necesitan para el almacenamiento antes del ensamblaje?

Como componente MSL Nivel 3, el dispositivo debe almacenarse en su bolsa sellada original con barrera de humedad. Una vez abierta la bolsa, la "vida útil en suelo" (tiempo permitido expuesto a condiciones ambientales de fábrica) es típicamente de 168 horas (7 días) a ≤ 30°C/60% HR. Si se excede este tiempo, los componentes deben secarse ("baked") según el perfil recomendado (por ejemplo, 125°C durante 24 horas) antes de la soldadura por reflujo.

11. Casos de Aplicación en el Mundo Real

11.1 Caso de Estudio: Unidad de Retroiluminación para Monitor LCD

Una matriz de 50 de estos LED puede disponerse a lo largo del borde de la guía de luz de un monitor de 24 pulgadas. Alimentados cada uno a 700mA (reducidos para una vida más larga), proporcionan flujo luminoso suficiente para una pantalla brillante y uniforme. El encapsulado SMT permite un perfil de monitor delgado, y el amplio ángulo de visión de los LED contribuye a una iluminación por borde uniforme.

11.2 Caso de Estudio: Indicadores para Panel de Control Industrial

Utilizados como indicadores de estado en un panel de control de máquinas de fábrica, un solo LED por indicador, alimentado por una fuente de 5V a través de una simple resistencia limitadora de corriente calculada para ~800mA. El alto brillo y el amplio ángulo de visión garantizan que el indicador sea claramente visible para los operarios desde varios ángulos en un entorno industrial bien iluminado.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

La luz blanca se genera a través de un proceso llamado conversión de fósforo. El núcleo del LED es un chip semiconductor que emite luz azul cuando la corriente eléctrica lo atraviesa en dirección directa (electroluminiscencia). Esta luz azul es luego parcialmente absorbida por una capa de material de fósforo amarillo (o una mezcla de rojo y verde) depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo re-emite esta energía como luz de longitudes de onda más largas (amarilla). La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida se percibe como blanca por el ojo humano. El tono exacto de blanco (frío, neutro, cálido) está determinado por la composición y el grosor de la capa de fósforo.

13. Tendencias de Desarrollo Tecnológico

La evolución de los LED blancos SMD como este es impulsada por varias tendencias clave:Aumento de la Eficiencia (lm/W):La investigación en curso se centra en mejorar la eficiencia cuántica interna del chip azul y la eficiencia de conversión del fósforo para extraer más lúmenes por vatio de entrada eléctrica.Mejora de la Calidad del Color:Los avances en la tecnología de fósforos buscan mejorar el Índice de Reproducción Cromática (CRI) para una luz de aspecto más natural, especialmente para pantallas de gama alta e iluminación general.Miniaturización y Mayor Densidad de Potencia:La tendencia hacia encapsulados más pequeños capaces de manejar corrientes de accionamiento y disipación de potencia más altas continúa, permitiendo soluciones de iluminación más brillantes y compactas.Mayor Fiabilidad y Vida Útil:Los avances en materiales de encapsulado, tecnologías de unión del chip y estabilidad del fósforo están extendiendo la vida operativa y el mantenimiento del flujo luminoso de los LED en condiciones operativas adversas.